又称硫酸盐呼吸,是一类称做
硫酸盐还原细菌(或反硫化细菌)的严格厌氧菌在无氧条件下获取能量的方式。其特点是底物脱氢后,经呼吸链递氢,最终由末端氢受体硫酸盐受氢,在递氢过程中与
氧化磷酸化作用相偶联而获得ATP。硫酸盐呼吸的最终还原产物是H2S。在浸水或通气不良的土壤中,
厌氧微生物的硫酸盐呼吸及其有害产物对植物根系生长十分不利(如引起水稻秧苗的烂根等),故应设法防止。
反硫化作用是在厌氧条件下微生物将硫酸盐还原为H2S的过程。其反应如下:
RH2+SO42- -→RO4+H2S+能量该过程是在通气不良条件下主要由
硫酸盐还原菌(或名反硫化菌)所引起。反硫化作用具有高度特异性,主要是由脱硫弧菌属(Desulfovibrio)来完成,另外也有脱硫弯杆菌。这两者均为厌氧型异养菌。在无氧条件下生活,利用硫酸盐为电子受体,许多
碳水化合物、有机酸和醇作为电子供体和能源,不利用氧(O2)和有机硫化物。可进行以下反应,将硫酸还原成硫化氢。2CH3CHOHCOOH+H2SO4→2CH3COOH+2CO2+H2S
C6H12O6+3H2SO4→6CO2+6H2O+3H2S+能量
如脱硫脱硫弧菌(D.desulfuricans)是一典型反硫化作用的代表菌,其反应式为:
C6H12O6+3H2SO4→6CO2+6H2O+3H2S+能量
产生的H2S与铁化学氧化产生的Fe2+反应形成FeS和Fe(OH)2,这是造成铁锈蚀的主要原因。 另外,H2S的产生对作物生长不利。
工业上可以使用煤气化制取合成气,其主要组成为CO、H2、
CO2等。而若需要制备供合成氨、油品加氢等工艺所用的纯氢气,则需要将CO变换为H2,CO转化为CO2而通过吸收除去。变换反应为:CO+H2O=CO2+H2.此反应需要使用催化剂,包括耐硫和非耐硫催化剂。
耐硫变换催化剂工业上基本使用钴钼系催化剂,这个催化剂做得比较好,不仅耐硫,而且低温活性也必铁系催化剂(非耐硫催化剂)强,使用温度在250-500度。
钴钼耐硫变换触媒在活性组分处于硫化状态下才具有活性,因此对合成气中硫含量的上限不加限制,但对下限有严格的指标,要求使用的原料中含硫量不能小于某一数值,否则将出现反硫化现象而引起触媒的失活。因此应避免已硫化触媒在无硫情况下操作。
钴钼系触媒的反硫化主要是触媒中的活性组分CoS和MoS2在一定的温度下,蒸汽和H2S存在条件下,发生了硫化反应的逆反应,重新转化成了无活性的CoO、MoO2,主要是MoS2的反硫化。
MoS2+2H2O==MoO2+2H2S-Q
引起反硫化的因素主要有:汽气比过大,硫化氢浓度过低,反应温度过高等。
1、汽气比过大
从反应方程式可以看出,水蒸汽含量高时,反应将向反硫化方向进行;
2、气体中硫化氢含量低
/气体中的硫化氢含量低时,反应将向着反硫化的方向进行;
3、反应温度高
反硫化反应是吸热反应,温度高有利于反应向正方向进行,温度高时,反应速度同时加快
反硫化产生的原因要看具体运行情况。进口硫化氢即使达到150mg,也不见得就不会发生反硫化,关键是要看操作,汽气比不能过大,关键要监视变换炉进出口硫化氢、总硫含量变化,一旦出现倒挂现象要及时处理。